Considere as reações abaixo. Faça o balanceamento da equação química usando números inteiros e calcule o valor da constante de equilíbrio da reação a 298 K . Dica: Consulte uma tabela de dados termodinâmicos.
a)
ponto
a)
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem que fazer duas coisas: primeiro balancear a reação
e depois calcular a constante de equilíbrio
a 298 K, usando termodinâmica. Isso é Equilíbrio Químico + Termodinâmica (ΔG e constante K). Para resolver, vamos precisar:
- Lei da conservação de átomos (para balancear).
- Tabela de ΔG°f (gibbs padrão de formação) das substâncias a 298 K.
- Fórmula ΔG°(reação) = ΣΔG°f (produtos) – ΣΔG°f (reagentes) e ΔG° = –RT·ln K.
Passo 2
Balanceando a reação:
- Nitrogênio (
): tem 2 átomos em e 1 em cada NH₃. Para igualar, preciso de 2 NH₃ de um lado:
dá 2×1=2 nitrogênios. - Hidrogênio (
): em 2 NH₃ eu tenho 2×3=6 átomos de H. Então preciso de 6 H vindos de H₂, ou seja, 3 moléculas de H₂.
Portanto a equação balanceada é:
Passo 3
Agora, teoria de Termodinâmica: a constante de equilíbrio
se relaciona com a variação de energia livre-padrão da reação via
Para isso, preciso dos ΔG°f de cada substância (valores a 298 K):
-
kJ/mol -
kJ/mol -
kJ/mol
Passo 4
Calcular ΔG° da reação:
Substituindo:
Passo 5
Agora, usar
. Com
e
:
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Resposta
A equação balanceada é
e a constante de equilíbrio a 298 K é